Прибор для телеметрических измерений барометрической высоты Советский патент 1975 года по МПК G01L7/12 

1

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к преобразованию механических величин в электрические.

Для измерения высоты применяются приборы, в которых определение высоты производится путем измерения атмосферного давления с помош,ью анероидных упругих чувствительных элементов. Их перемещение преобразуется в электрическое напряжение, пропорциональное высоте, трансформаторными преобразователями перемещений.

Недостатками существующих приборов, выходное напряжение которых записывается на телеметрической станции, является однократное, в пределах диапазона измеряемой высоты, измерение выходного напряжения, в то время как для повышения точности записи требуется, чтобы выходное напряжение измеряемого диапазона изменялось от нуля до максимума несколько раз (чем больше изменяется напряжение, тем выще точность записи) и недостаточная линейность измерения выходного напряжения от высоты.

Цель изобретения - повыщение точности измерений и линейности выходной характеристики.

Это достигается тем, что предлагаемый прибор снабжен пороговыми устройствами, делителем напряжения, масщтабным усилителем и трансформатором опорных напряжений, вы2

ходпые обмотки которого нодключены одним концом к выходным обмоткам трансформаторного преобразователя перемещений, а другим через делитель напряжения - к масщтабному усилителю и пороговым устройствам, выходные ключи которых включены в цени сопротивлений делителя напряжения и сонротивлений обратной связи масщтабпого усилителя.

На фиг. 1 показана электрическая схема прибора; на фиг. 2, а и б - зависимости от высоты выходного напряжения датчика давления и выходных напряжений прибора. Прибор состоит из датчика 1 давления, содержащего анероидный упругий чувствительный элемент 2 и трансформаторный преобразователь 3 перемещений, например, с двумя подвижными обмотками 4 и 5, пороговых устройств 6, 7 и 8 (количество пороговых устройств определяется необходимой точностью записи), трансформатора 9 опорных папряжеHHii, масщтабного устройства 10, выполпеппого в виде масщтабпого усилителя 11 с изме шющимся сопротивлением обратноГ связи

(Ri-R), делителя 12 напряжения, состоящего из сопротивлений , выпрямителей 13 и 14, на выходе которых включены сглаживающие фильтры 15 и 16, например, типа RC. В цени сопротивлени обратной связи масщтабного усилителя и делителя напряжении

включены выходлые ключи пороговых устройств 17-22, например, контакты реле, сраоатывающего при сраоатываиии порогового устройства.

Количество переключаемых сопротивлении I делителе напряжения и масштабном устройстве онределяето; числом пороговых устройств. Обмотка Tt трансформаторною преобразователя соединена одним концом с входом пороговых устронств, другил - с обгцен точкон выходных обмоток трансформатора опорных напряженнй, которые вторыми кортами подсоединены к входам пороговых устройств. Ъторая выходная обмотка о датчика давления соединена одним коицом с масштабным устpoHciBOj,, другим - с делителем нанряжения, подключаемым к выходной обмотке трансформатора. Общая точка делителя напряжения соединена с входом масштабного устройства. Величины опорных напряжений (Ui, 1/2, t/з) выбирают равнвьми вв1ходному напряжению датчика L/c на промежуточиых высотах (при диапазоне измерения О-30 км промежуточные высоты выбраны 5,10 и 20 км), а величииы соиротивлеиий Rs, RQ и l подбирают так, чтобы при их подключении папрял :ение на сопротивлении Ks было равно выходному напряжению датчика Uc,, соответственно на высотах 5,10 и 20 км.

Изменения высот в пределах О-5; 5-10; 10-20 и 20-30 км назовем соответственно 1; II; Hi и IV поддиапазонами высот, типовая зависимость выходного напряжения датчика давления от высоты, приведена на фиг. 2 а, из которой видно, что нелинейность характеристики в каждом поддиапазоие значительно меньше нелииейности выходиой характеристики датчика.

Прибор работает следуюгцим образом.

На нервом ноддиапазопе высот при ключи 17-22 разомкнуты, выходные нанряжепия датчиков /7с, и Ос, и выходное нанряжегше 1/4 делителя напряжения равны нулю.

При подъеме атмосферное давление, иоступаюш,ее в датчик, уменьшается, чувствительпый элемент 2 деформируется и перемеш,ает подвижные катушки преобразователя, в результате чего выходные напряжения Uc, и Uc, датчика увеличиваются, и иа входе усилителя 11 появляется напряжение - и (на первом поддиапазоне ), которое после выпрямления выпрямителем 13 и сглаживания фильтром 15 поступает на телеметрическую станцию (/7вых). Масштаб выходного напряжения подбирается сопротивлепием i таким, чтобы /вых при 5 км соответствовало максимальной величине напряжения, регистрируемого телеметрической станцией.

При , что соответствует началу второго поддиапазона высот, происходит срабатывание порогового устройства 6 и замыкаются ключи г/ и 20. Одновремеино включается п день делителя сопротивление RQ и ианряжение U стаиовится равным напряжению и с,, а напряжение на входе усилителя равным нулю. При срабатывании ключа 17 изменяется сонротивление обратной связи усилителя (подключается сопротивление ) и становится таким, чтобы крутизна изменения напряжения ДО от высоты на втором ноддиаиазоне была равной крутизне зависимости U--f(h} на первом поддиапазоне. При дальиейшем увеличении высоты выходное нанряжение увеличивается, и по достижении значений и Uc - U срабатывают пороговые устройства 7 и 8, и выходное напряжеиие /7вых прибора изменяется от нуля до максимальной величины, фиксируемой телеметрической станцией, аналогично изменению вых, после срабатывания устройства 6. Требуемая максимальная величииа выходного напряжения обеспечивается изменением сопротивления обратиой связи масштабного усилителя за счет нодключения сопротивлений 3 и R при срабатывании устройств 7 и 8 (ключи 18 и 19 замыкаются).

Изменение выходного нанряжения L/вых от высоты в каждом поддиапазоне высот приведено на фиг. 2, б. Для определения номера ноддианазона высот напряжение U, изменяюндееся скачкообразно при срабатывании пороговых устройств, после выпрямления вынрямителем 14 и фильтрации фильтром 16 подается для записи на телеметрическую станцию.

Таким образом, предлагаемое устройство нозволяет нроводить многократное пилообразное изменение выходного нанрял ения датчика давления от высоты и получить при этом в каждом поддиапазоне высот существенное увеличение линейности изменения нанряжения от высоты.

Предмет изобретения

Прибор для телеметрических измерений барометрической высоты, содержащий анероидный унругий чувствительный элемент, трансформаторный преобразователь перемещений и выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и новыщения лииейности выходной характеристики, он снабжен пороговыми устройствами, делителем напряжения, масщтабным усилителем и трансформатором опорных нанряжений, выходные обмотки которого подключены одним концом к выходным обмоткам трансформаторного преобразователя перемещений, а другим через делитель напряжений - к масштабному усилителю и пороговым устройствам, выходные ключи которых включены в цепи сопротивлений делителя напряжения и сопротивлений обратной связи масштабного усилителя. / f) 20 21 21 I I J 75 та LfiHiri